飛了185億公里后,旅行者號發現真空物質越來越多,原因何在?

人類目前發射了多少顆 行星探測器呢?——大約是 170-180顆,它們幫助人類完成一次又一次 行星探索,不斷刷新人類對星空的 認知高度

行星探測器表達著人類探索宇宙的決心

有這樣一個 行星探測器,它連續 40余年不休不止探索 太陽系外圍空間,造訪 各個星球,向地面傳回 珍貴的數據。它是誰?它就是 旅行者號

旅行者號是 如何展開星際探索的?為什麼在探索過程中,旅行者號發現的真空物質 成倍數增長?這些越來越多的真空物質,到底 從何而來?如果真空物質過多,會對旅行者號帶來 何種影響呢?讓我們打開科學啟迪的大門,前去一探究竟。

太空中的旅行者號概念圖

旅行者號的飛行距離已經達到 185億公里,在宇宙中發現真空物質 呈倍數式的增長,到底 發生了什麼

太陽系黃道平面圖:旅行者號正穿越太陽系進入星際空間

旅行者號任務碩果累累

旅行者號探測器1977年美國發射的兩顆行星探測器,這個項目的全稱叫做 旅行者號星際探索任務(Voyager Interstellar Mission),簡稱 「VIM」。旅行者號被譽為過去50年 太空探索黃金時代的一種象征,它竭盡所能把人類探索的目光延伸至 太陽系空間邊緣。距離旅行者號發射已經過去 40多年,目前的旅行者號探索器取得了 哪些探索成果呢?

旅行者號的航行線路圖

旅行者號探索器,包含了 1號和2號兩顆姊妹行星探索器。1號探測了 土星和木星,2號探索了除土星、木星之外,距離太陽這個太陽系中心更遠的 天王星和海王星。1號和2號共同對 土、木二星的探索,傳回了 相當可靠的數據,包括關于木星 磁場、磁層的規律性變化,木星的 大氣形態、成分,以及木星的 內部結構

兩顆姊妹探測器還發現了 美麗的木星極光,還有仿佛守衛者一般、由塵埃構成的 薄紗狀木星環。最讓科學家震驚的是,旅行者號還發現了 5顆新木衛。我們知道木星擁有眾多衛星,因為木星擁有 比地球大得多的質量,也就擁有 更強的天體引力,可以吸引更多的 天然衛星環繞木星

土星全家福,根據旅行者1號拍攝的照片合成

旅行者號探測器還詳細考察了 伽利略衛星,它是木星的 四顆衛星。之所以叫伽利略衛星,是因為它是由 意大利天文學家伽利略1610年用他發明的天文望遠鏡觀察到的。四顆伽利略衛星 各有名字,根據距離木星由遠及近的順序,它們分別被命名為 「卡里斯托」(Callisto)「、「加尼美得」(Ganymede)「歐羅巴」(Europa)和艾奧」(Io)

木星與伽利略衛星

對四顆木衛命名的卻并不是首先發現它們的 伽利略,而是 德裔荷蘭天文學家西蒙·馬里烏斯,他還宣稱自己比伽利略 更早關注四顆木衛。發現四顆伽利略衛星的意義在于更加確定了 日心體系的正確性

從地心說到日心說

2號探測器在 天王星、海王星的探索上頗有成績。它探明了天王星的 磁場、大氣情況,幫助了科學家修訂天王星 正確的自轉周期值。2號探測器還發現,天王星的大氣由 甲烷云組成,甲烷云吸收 紅光,使天王云大氣呈現 綠色。但天王星本身是一顆 冰凍的巨大星球,大氣之下,深入天王星內部,人們發現了 冰、氨、甲烷,核心部位是 硅酸鹽巖石

2號探測器探測到了 海王星活躍的大氣活動,同樣檢測了海王星的 磁場、磁層,發現海王星的 6顆新海衛和5條環帶,還發現了海王星表面的 亮斑和黑斑

海王星內部結構模擬圖

兩顆探測器對 土、木二星以及天王、海王二星等星球的探測,讓人們對太陽系的各個行星有了 更加完整和系統的認識,不過科學家根據旅行者號探測器傳輸回地面的數據,也發現一個問題:1號和2號在 漸行漸遠的飛行過程中,發現了越來越多的 真空物質什麼是真空物質呢?真空物質為什麼會在探測器飛行的過程中 逐漸增多呢?

人類對宇宙的認識永無止境

初識真空物質

真空物質是一種宇宙中存在 較多能量和粒子空間體,比如 太陽風所釋放的粒子。 真空在傳統概念中 是沒有空氣和物質存在的,但真空物質是一個 太空領域專用詞匯。就拿太陽風產生的粒子來說, 太陽風粒子隨著太陽的 對外輻射傳播開來,不斷擴散,隨著傳播距離越來越遠,粒子的能量會 慢慢衰減

旅行者號沿著 遠離太陽的方向推進,所以在太空航行的 初期,檢測到的太空物質會 越來越小,受到真空物質的影響會 越來越弱。但是目前旅行者號的飛行距離已經達到 185億公里,發現的真空物質在 呈倍數增長,很有可能是接近像 太陽一樣的 巨大能量體了。這意味著在 遠離太陽系的未知星系,可能存在一個 類似太陽系適宜生物生存的環境

真空中的粒子:空間振蕩和量子漲落

如果存在 適宜生物生存居住的新環境,那極有可能發現,宇宙中除人類之外的其他 智慧生物,和 外星文明的交流也不再只是 人類的遐想。既然真空物質意味著宇宙中可能存在 能量體,能量體則可能關系到 生命體的存在。試問這些隨探測器飛行距離越來越遠,呈現倍數增長的真空物質 從何而來呢?科學家們說法不一。

外星人構想圖

真空物質來自何方

旅行者2號飛行距離達到 185億公里時,通過一種 等離子檢測器發現附近的 真空物質密度比原來增加了 0.12個電子/立方厘米,科學家為解釋這一現象給出了 不同的觀點

一部分科學家認為,旅行者號來到了 太陽至奧特爾云團的中間部位奧特爾云被認為是一個 包圍著太陽系的球型云團,奧特爾云團包裹太陽系的部分,在過去還未被發現時,被定義為 非太陽系的范疇。事實上這個包裹太陽系的星云團, 也屬于太陽系,而且奧特爾云存在 數以萬億計的小天體,擁有超過地球 5-100倍的質量,它遠遠超過了太陽風吹出的 日球層

奧爾特云在太陽系中的位置關系

正是因為它 體積和質量的龐大,使奧特爾云的 密度大于普通的太空環境,所以導致了 旅行者號在逐漸趨近奧特爾云的過程中,檢測到 比正常情況密度更大的真空物質。

還有一種說法認為,這些真空物質是被 星際風吹來的,因為剛好降落到 日光層頂部,受到阻力而 減緩運動,在這里 稍作停留。如果旅行者號繼續行駛 更遠的距離,會發現真空物質的密度會達到 正常水平

日球層頂,也稱為太陽風層頂

盡管真空物質的 密度增大可能意味著旅行者探測器將迎來 意外的收獲。不過太空航行存在的 未知因素很多,不能因為其中一個數據的波動就 妄加推斷。旅行者探測器1號和2號都攜帶了 刻有人類文明物質的「金色唱片」,其實也寄希望于太空航行有機會發現 外星文明,我們只能希望有 奇跡發生

一張名片為「地球之音」的銅質鍍金激光唱片

真空物質的不利影響

真空物質越來越多,對 行星探測器來說并不是一件 好事,甚至會產生 不利的影響。首先,真空物質的增多會讓探測器的飛行遇到 更大的阻力。就比如在地球,飛機起飛會受到 向下的重力和空氣的阻力,這些真空物質,就好比如 太空中的「空氣阻力」

真空物質指的就是這些星際介質

真空物質會隨著探測器 航行速度的提高,使其面臨 更大的阻力。此外,真空物質是一種 自帶能量的物質,它由 質子、離子構成,如果越來越多的真空物質聚集在一起,對探測器會造成 嚴重的破壞

這種破壞體現在 機體上的破壞,比如 「電磁脈沖」對通訊設備的破壞,會造成 短路設備故障。相比「電磁脈沖」造成的 失靈短路問題,真空物質對探測器機體的破壞要 嚴重得多,一旦探測器失控,便成了 流浪的太空垃圾

成為「太空垃圾」

所以在太空探索中,探測器對突然增大的真空物質密度是 非常敏感的。盡管地面人員不可能為了避免 過高的真空物質密度改變航線,但在不久的將來,科學家應該有辦法為真空物質建造一件 「防護服」,確保機器不會因為 密度過大而損壞。

旅行者號們

旅行者號探測器對 人類探索宇宙的意義是巨大的,它是人類向宇宙星辰派出的 使者,懷揣著人類的 夢想和勇氣

致敬人類對未知的探索

未來還會有更多的 「旅行者號們」,進入 太空遨游的隊伍,它們的目標是 星辰大海


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